汽車防碰撞系統的軟件設計

朱立宗　姚志明　許凌志　潘克來

摘 要：隨著國內外汽車越來越智能化、自動化的發展，單片機在汽車上的應用也越來越廣泛，通過單片機在汽車上的應用，大大提高了行車的安全性、舒適性、可靠性和經濟性。為了降低汽車的碰撞概率，提高汽車行駛的安全性，在安全系統方面、人工智能方面也要求越來越高。通過合理地設計防碰撞的軟件系統，降低誤警率、誤判率。系統能夠通過正面以及結合側面的紅外測障礙來判斷下一步的工作方向，從而達到防碰撞的安全效果。這里對單片機在汽車行車安全中防碰撞的應用作簡要綜述。

關鍵詞：單片機 安全性 防碰撞

中圖分類號：U463 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2017）07（a）-0021-02

單片機對于現代汽車越來越重要，廣泛用于汽車的各個方面，并與各個部件融合在一起，發揮出更大的效能。當然這也引發一些隱患，如車速的提高，以及來自外部環境的影響，很容易發生交通事故，而這個防碰撞系統的軟件設計就是采用紅外、超聲波、納米波等雷達來檢測外部環境，反饋、分析、判斷、幫助輔助駕駛員做出更好的判斷，減少交通事故的發生。

1 系統設計及原理

該系統采用超聲波測量前方的相對距離，當有音波傳回時，說明前方有障礙物并判斷前方物體時有無運動，若有運動，則它的運動的方向與本車同向還是反向，從而進行警報、自動制動以及自動轉向，而轉向前還要通過側面紅外線監測側面是否有障礙物，再進行轉向與否。系統最主要在于超聲波測距測速，STC89C52單片機對信息的處理反饋判斷。測速與測距是根據波的反射原理，利用波的收發以及收發的時間差來測距與測速。波是直線傳播的，向一個方向發射，可以檢測前方有無障礙物。當然超聲波的傳遞會受到外界的影響，不過可以忽略不計，按照在20 ℃，干燥，無風的環境，聲波以340 m/s的速度來計算。當有回波時，記錄收發的時間差，采集本車的速度，后進行計算、判斷、處理反饋顯示到顯示屏上，以及是否要進行制動、自動轉向，必要時還要進行緊急警報。系統的大體結構圖如圖1所示。

2 程序設計

當車輛啟動后，系統將STC89C52單片機、LCD12864顯示器等進行初始化，然后系統的超聲波，各項傳感器等開始工作，采集所有數據并比較，當車輛處于危險狀態，系統就發出警報提醒駕駛員進行制動，車輛進入安全行駛狀況后就解除報警。若發現駕駛員沒有任何轉向或制動行為，系統將進行控制輔助制動及轉向，避免事故的發生。主流程序如圖2所示。

啟動車輛后，系統就進行采集、計算、分析及處理。當車輛前方有障礙物時，超聲波對其進行檢測并反饋到單片機中，計算出兩者間的距離，在與系統中設定的距離S1（20 cm）進行比較，還要調用本車的實際車速與設定的車速V1（15 km/h）進行比較。當S>S1、VV1時，車輛有危險，系統要進行緊急報警、輔助制動及轉向。

在距離、障礙物速度、方向檢測中，系統會先關閉中斷定時器，后發射超聲波信號，當有回波時，系統開啟中斷，并啟動定時器，當有結果之后，就進行計算，第一個先數出兩者間的距離，有第二次回波后，結合兩次以及本車車速，計算障礙物的速度，將它們套入同向與反向的方式中，判斷方向。程序流程圖如圖3所示。

3 結語

該設計系統與之前的進行對比，其優點主要在能夠檢測前方障礙物無論運動與否，能夠判斷出車輛處在危險還是安全狀態中，并且有自主制動，轉向的功能，可以有效地保證車輛的安全。而顯示器上把車速以及與前方障礙物的距離顯示出來，讓駕駛員更加直觀地了解車輛的狀態，達到實用的效果。同時也充分考慮系統的可行性與工作性能，采用超聲波雷達來達到測距的目的，近距離報警，安全距離內剎車轉向的功能，能對汽車起到安全保護。

參考文獻

[1] 李朝青，劉艷玲.單片機原理及接口技術[M].北京：北京航空航天大學出版社，2013.

[2] 劉樹峰，呂釗欽.多路況下汽車防碰撞及行人保護預警系統設計[J].山東農業學報，2014，45（2）：210-215.

[3] 秦波，徐仕斌，徐瑤，等.模型汽車防碰撞系統的設計[J].樂山師范學院學報，2015，30（8）：127-129.